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WIFI心率采集与监控.rar

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    编号:20180825165427196    类型:共享资源    大小:18.75MB    格式:RAR    上传时间:2018-08-25
      
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    WIFI 心率 采集 监控
    资源描述:
    论文格式***********************************************************注意:此为封面格式***********************************************************2016 Mouser 物联网创新设计大赛项目报告题 目: 基于 wifi 的智能心率检测仪 单位: 视频观看地址: http://v.youku.com/v_show/id_XMTcwMzM3MzM3Mg==.html如在报名后有修改,请在此注明。********************************************************************注意:此为正文起始格式正文和附录中均不得大段复制源代码和原理图,只允许能充分体现创新方法或关键设计的少量源代码示例和原理图。正文+附录尽量控制在 20 页内*********************************************************************题 目: 基于 wifi 的智能心率检测仪 关键词: 博通 BCM943341WCD1、心率传感器、wifi、智能心率检测仪 摘要 该项目基于大赛方提供的 BCM943341WCD1 博通 wifi-NFC 和心率传感器模块,实现心率的采集和监控。BCM943341WCD1 模块通过 Mini_USB 线与电脑连接,该模块和手机都通过 Wifi 连接到同一个路由器。BCM943341WCD1 模块接收到读取命令后将采集的心率值同时发送到电脑和手机,方便在电脑和手机端监视数据。1. 引言现实生活中,老年人或者病人不方便或者看不懂心率检测数据,随着智能手机和网络的普及程度提高,使得将心率检测仪与手机、pad 等随身终端设备联网的想法成为现实,方便在手机上实时使用 APP 检测老人或者病人的心率。基于 wifi 的智能心率检测仪即可实现该功能。同时学习使用博通的 BCM943341WCD1 模块及其开发环境、了解心率传感器的原理等也是另外一个目的。2. 系统方案 该项目基于大赛方提供的 BCM943341WCD1 博通 wifi-NFC 模块和心率传感器模块,实现心率的采集和监控。系统框图如图 1:B C M 9 4 3 3 4 1 W C D 1手机心率传感器路由器M i n i _ U S BM i n i _ U S B电脑W I F IW I F IW I F IW I F I模拟量模拟量图 1 系统框图图 1 系统框图具体功能介绍如下: 电脑通过 Mini_USB 线给 BCM943341WCD1 模块提供 5.0V 电源,同时两个设备之间可以进行串口通讯; BCM943341WCD1 模块给心率传感器模块提供 3.3V 的电源,其余的设备自带电源; BCM943341WCD1 模块和手机均通过 Wifi 连接到路由器,且同属于一个局域网; BCM943341WCD1 模块和手机之间的数据传输通过路由器中转; BCM943341WCD1 模块采集心率传感器的模拟信号并分析计算出心率值; BCM943341WCD1 接收到手机的数据获取命令后,将心率值同时发送到电脑和手机; 电脑端使用串口助手即可监视数据; 手机必须使用 android 操作系统(其余系统需要开发相应的监视软件),下载 APP 后即可监视数据。该系统的硬件都是现成的模块,工作量及难点在于 BCM943341WCD1 模块功能的熟悉和开发环境的使用。为了避免数据的大量传输,故采用问答的方式进行数据获取,以减少网络的通讯负载。3. 系统硬件设计该系统中关键模块均由大赛方提供,心率传感器模块本来选型的是村田的模块,但是由于货源问题改由大赛方指定的 2 号心率模块。Wifi 模块原则上只需要具有 wifi 功能的其余博通模块即可,但由于考虑到以后做 NFC 等功能扩展方便,所以选择了功能丰富的无线 BCM943341WCD1模块。心率传感器的输出是模拟电信,其检测原理为光电容积法,主要由光源和光电变换器两部分组成,通常夹在手指尖或耳垂上。当光源透过人体外周血管时,由于动脉搏动充血容积变化导致光源的通过率发生改变,光电转换器接收到人体组织反射的光电信号也会发生变化。由于脉搏是周期性变化的,血管容积也是周期性变化的,因此光电信号的变化周期就是脉搏率。心率传感器和 BCM943341WCD1 模块之间的连接关系如图 2:心 率传 感 器心 率传 感 器B M C 9 4 3 3 4 1 W C D 1模 块B M C 9 4 3 3 4 1 W C D 1模 块模拟量3 . 3 VG N D图 2 硬件连接图图 2 硬件连接图BCM943341WCD1 模块通过 USB 线连接到电脑,其余通讯都是 wifi 连接。4. 系统软件设计基于 wifi 的智能心率检测仪是通过 BCM943341WCD1 模块采集心率传感器的模拟量数据,并分析计算出被测者的心率值。在没有被测者进行测试时,BCM943341WCD1 模块的红、绿指示灯全灭;当有测试者进行测试时,绿色指示灯常量;当有测试者进行测试且测试心率异常(小于 60 或大于 100 时)时红色指示灯常量,直到恢复正常后变灭。在接收到手机通过 wifi 网络的读取心率值命令后将数据同时发送到电脑和手机,在电脑端使用串口助手监视数据,在手机端使用 APP 监视数据。该系统一共运行有三个任务:应用启动任务、网络任务和心率计算任务。应用启动任务用于进行硬件平台初始化、网络初始化、任务创建以及 LED控制等。应用启动任务流程如图 3:开始硬件初始化创建网络接口创建网络套接字监听端口创建网络任务创建心率任务L E D 控制系统延时网络初始化网络初始化图 3 应用启动任务图 3 应用启动任务网络任务用于循环执行如下操作:等待客户端请求连接,读取客户端发送的命令数据,如果接收到的命令是'get'获取心率值命令,则将心率信息发送到客户端,同时通过 USB 接口将数据发送到电脑;如果不是该命令则舍弃不做处理。具体流程如图 4:心率计算任务周期地采集、滤波、计算心率值。其中 ADC 以 2ms 为采样周期进行采样,精度为 12bit。由于脉搏波在动脉中反射会出现一个重搏波,为了避免重搏波的干扰,程序每个 0.6 个 IBI(两个心拍之间的时间差,具体为相邻两个脉搏波的上升段的中间值之差)才开始跟踪脉搏的上升。每分钟的心跳次数即为心率,心率 = 60 / IBI,IBI 的值采用 10 次平均值滤波。心率任务具体流程如图 5:开始图 5 心率任务图 5 心率任务NN延时 2 m s数据采样I B I 滤波心率计算详细程序见附件。5. 系统创新目前市面上大部分的心率检测仪都没有联网功能,需要观察心率值时离不开心率仪,这对家庭或者人多的地方带来很多不便。但是有了基于 wifi 的智能心率检测以后就可以远程读取数据了,在家庭或者医院都可以通过手机终端或者电脑读取,甚至可以读取多个或者多个终端读取一个数据。6. 评测与结论经过实物按照图 1 所示进行联网测试,通过手机终端发送数据到BCM943341WCD1 模块读取心率测试值,测试结果稳定、通讯稳定。按照之前写的方案和预期效果,完全完成了目标值。附录下图为运行效果图:下图为该检测仪的正面:下图为该检测仪的反面:
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